Węgiel to biomasa? Czy węgiel drzewny jest tak ekologiczny, jak się go przedstawia?

W obliczu dynamicznie narastających zmian klimatycznych, a także zagrożeń, jakie ze sobą niosą, często poszukujemy alternatyw dla wciąż powszechnie stosowanych i mających negatywny wpływ na środowisko paliw kopalnych. Pośród ograniczonej liczby opcji możemy odnaleźć paliwa pochodzenia roślinnego – biomasy. Czy przywołany wcześniej węgiel drzewny może stać się substytutem dla swych kopalnych odpowiedników?

• Węgiel jako odnawialne źródło energii - chodzi o dobrze nam znany z grillowania węgiel drzewny.
• Na świecie produkuje się rocznie 60 mld ton węgla drzewnego!
• Drewno powinno być pozyskiwane w sposób zrównoważony. W tej sposób ograniczymy zjawisko deforestacji. 

Węgiel drzewny to substancja powstająca w wyniku spalania drewna lub innych materiałów organicznych w procesie zwanym pirolizą. Przebiega on w warunkach ograniczonego dostępu do tlenu i może trwać nawet do kilku dni, aby ostatecznie pozbyć się z materiału wody oraz lotnych składników takich jak metan, dzięki czemu dochodzi do przekształcenia się drewna do postaci węgla drzewnego.

Otrzymany w taki sposób materiał może osiągnąć wartość energetyczną równą nawet 30 MJ/kg. Dla porównania dla drewna, z którego możemy wytworzyć węgiel, jest to 18 MJ/kg – dostajemy więc paliwo znacznie bardziej wartościowe. Należy jednak pamiętać, że do wytworzenia 1 kg węgla drzewnego potrzeba prawie 3 kg drewna, stąd węgiel drzewny jest stosowany w przypadkach, gdy zależy nam na skoncentrowaniu małej ilości wysokoenergetycznego paliwa.

Czym jest biomasa i dlaczego zaliczamy do niej węgiel drzewny?

Zgodnie z definicją: biomasa to substancja pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, która może zostać użyta do produkcji energii, a której źródła są całkowicie odnawialne oraz niemożliwe do wyczerpania. O biomasie mówimy najczęściej w kontekście wszelkiego rodzaju produktów pochodzenia roślinnego, które w wyniku prowadzenia odpowiedniej polityki jesteśmy w stanie stale odtwarzać. Warto jednak dodać, że biomasa narusza niejako obraz czystej – bezemisyjnej energii przyszłości. Kojarzy się bowiem ze staromodnym spalaniem materiałów o dużej emisji gazów cieplarnianych, których przecież w trosce o klimat chcemy unikać. 

Jak wiadomo, węgiel drzewny powstaje przede wszystkim w wyniku niskotlenowego spalania drewna, stąd możemy określać go mianem biomasy. W opozycji do tego znajduje się dobrze nam znany węgiel kamienny, który z uwagi na sposób powstawania (formowanie się w procesach geologicznych przez setki tysięcy, a nawet miliony lat) postrzegamy jako skałę osadową i nie zaliczamy do biomasy. 

Węgiel drzewny na świecie

Węgiel drzewny jest powszechnie znanym paliwem, którego produkcja w ostatnich latach sięga nawet do 60 mld ton rocznie. Liderami wśród producentów tego rodzaju paliwa są głównie kraje nieposiadające obostrzeń związanych z polityką leśną – np. państwa afrykańskie, Brazylia czy Indie. To właśnie wytwarzanie węgla drzewnego jest jedną z głównych przyczyn degradacji lasów wielu państw Afryki. Dodatkowo odbywa się ono w sposób bardzo prymitywny, co skutkuje zwiększoną emisją CO₂ takiego węgla, która w najgorszych przypadkach może osiągnąć nawet do 9 kg CO₂ na 1 kg wyprodukowanego węgla. Oczywiście nie wszędzie wygląda to w ten sposób, a liczne nowoczesne technologie stosowane do ulepszenia produkcji (w szczególności dotyczące pieców, w których węgiel jest wytwarzany) w znaczący sposób zmniejszają ilość wyemitowanych gazów cieplarnianych.

• Zobacz również: Drewno - modła przeszłości czy narzędzie zielonej transformacji?

Węgiel drzewny a ekologia

Główną zaletą węgla drzewnego, a także całej gamy paliw należących do biomasy, jest fakt, że wydzielane podczas ich spalania do atmosfery gazy (przede wszystkim dwutlenek węgla) mogą być pochłaniane poprzez ponowny wzrost materiałów służących do ich wytworzenia. Szacuje się, że dla węgla drzewnego (uwzględniając najnowocześniejsze technologie produkcji oraz właśnie odrost biomasy) ostateczna wartość emisji będzie zredukowana o 86%.

Dla nas, Polaków, ciekawie będzie też spojrzeć na węgiel drzewny pod kątem powszechnie lubianego grillowania - często chwalimy, że dodaje on charakterystycznego aromatu potrawom. Jak jednak wygląda ta sytuacja, gdy zwrócimy uwagę na ekologię? Teoretycznie lepiej byłoby wybrać mniej emisyjne grille gazowe, które w dodatku zużyją mniej paliwa, ponieważ można je w każdej chwili wyłączyć. W praktyce okazuje się, że węgiel drzewny nie będzie wcale gorszą opcją, bowiem część jego emisji jest absorbowana podczas wzrostu drzew z plantacji uprawianych do jego produkcji. Gaz ziemny nie ma takiej korzyści i całość jego emisji trafia do atmosfery bez choć częściowego ograniczenia w procesie produkcji.

Co na to ONZ?

30. edycja raportu UNEP (Programu Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Środowiska) uwzględniła wpływ rosnącego wykorzystania węgla drzewnego jako źródła energii oraz zwróciła uwagę na kluczowe dla tego paliwa zagadnienia:

“Węgiel drzewny zazwyczaj wytwarzany z drzew, jest postrzegany jako paliwo odnawialne i jest wykorzystywane zarówno w krajach o niskich i średnich, jak i wysokich dochodach. Istnieje jednak różnica pomiędzy „odnawialnym” węglem drzewnym wytwarzanym głównie w wyniku uprawy drzew i „nieodnawialnym” węglem drzewnym wytwarzanym w wyniku wylesiania. Nawet tak zwany „odnawialny” węgiel drzewny ma szkodliwy wpływ na środowisko poprzez stosowanie monokultury, co zagraża różnorodności biologicznej. Do produkcji węgla drzewnego należy zatem szerzej wykorzystywać surowce alternatywne, takie jak odpady rolnicze i inne odpady organiczne (trociny, łupiny orzechów, słoma pszenna itp.).”

Tak, jak obecnie w Afryce, ale również w wielu innych krajach na świecie, produkcja biomasy – rzekomo ekologicznego źródła energii - może w rzeczywistości przynieść bardzo negatywne skutki. Szczególnie często jest ona ściśle powiązana z deforestacją, która, gdy występuje na dużą skalę, przynosi jedynie szkodę dla środowiska. Rozważając temat węgla drzewnego, zawsze powinniśmy uwzględniać to, jakie materiały zostały użyte do jego wytworzenia. Jeżeli powstaje on w wyniku degradacji terenów leśnych, to zarówno jego produkcja, jak i użytkowanie szkodzą środowisku. 

Dodatkowo w raporcie wspomniano, że stosowanie monokultury przy produkcji węgla również ma negatywny wpływ na środowisko – zagraża bowiem różnorodności biologicznej. Jest to ważny, a często pomijany aspekt. Nie ma on bezpośredniego przełożenia np. na emisję CO₂, jednak wpływa w szczególności na ekosystemy, w których znajdują się uprawy drzew. Stąd zaleca się, aby do produkcji węgla drzewnego szerzej stosować materiały rolnicze oraz odpady organiczne i w ten sposób ograniczyć negatywny wpływ monokultur.

Podsumowanie

Ostatecznie węgiel drzewny może być wykorzystywany jako paliwo alternatywne. Należy jednak pamiętać, że nie jest to paliwo idealne (bezemisyjne) i cechuje się również pewnymi wadami. W związku z tym należy stosować szereg nowoczesnych rozwiązań, aby ograniczać jego szkodliwość, szczególnie w procesie produkcji. Poważnym problemem dla środowiska jest charakteryzująca jego niekontrolowaną produkcję deforestacja. Musimy więc przykładać szczególną uwagę do ponownego zalesiania terenów wykorzystywanych do wytwarzania węgla. Stosując odpowiednie i zrównoważone metody produkcji możemy znacząco ograniczyć te niedoskonałości. 

Zapraszamy na konferencję

Nasze Koło Naukowe - Nova Energia organizuje konferencję, na której tematyki biopaliw oczywiście nie zabraknie! Już teraz zapraszamy na VI Dzień Nowej Energii, który odbędzie się już 18 marca w Krakowie na Akademii Górniczo-Hutniczej. Tytuł tegorocznej edycji brzmi: "Innowacje w GOZ: biomasa, biopaliwa i zrównoważone zarządzanie odpadami” - nie może Cię tam zabraknąć, a szczegóły znajdziesz na naszym profilu na Facebooku.

Źródła: eon.pl, greenmatters.com, unep.org, polenergia-sprzedaz.pl, THE CHARCOAL TRANSITION, energypedia.info

Materiał został przygotowany przez Koło Naukowe Nova Energia, AGH.
Miłosz Ciurkot